衬底剥离技术是半导体器件制备中的关键工艺,本文主要从激光剥离、化学剥离和机械剥离三个维度对其进行阐述,其中重点聚焦激光剥离技术。
1、激光剥离
原理:采用能量带隙大于GaN材料小于蓝宝石的激光进行照射,让GaN和蓝宝石结合处的GaN分解为Ga和N2 从而达到剥离的目的。
由于GaN材料需要达到一定温度发生热分解(大于800℃),因此激光能量的密度影响是关键
如图下午所示激光剥离作用位置

注意事项:
键合质量的好坏直接影响激光剥离的质量(后续再补充键合相关内容)。
热解气体的排出,GaN在分解的过程中会产生N2 ,气体在光斑大小的区域停留会产生大约6Gpa的气压,回事GaN破裂,所以如何疏导气体也是提高LLO良率的关键因素。
2、化学剥离
原理:在衬底和外延结构中间镀膜牺牲层,采用化学刻蚀的方法去除牺牲层厚实现化学剥离效果。
通常采用AlN和氧化硅作为牺牲层,先在蓝宝石衬底上生长U-GaN,然后在U-GaN通过PECVD生长SiO2 膜层,在SiO2 上镀膜AlN制备成牺牲层,最后在AlN上生长外延;可以采用HF溶液在80℃温度下对氧化硅进行溶解达到剥离的目的,也可以通过KOH溶液对AlN进行溶解达到剥离的目的。
因为GaN生长的牺牲层上所以在牺牲层上制备高质量的GaN成为一个难题。

3、机械剥离
原理:在蓝宝石表面制备玻璃层(六方氮化硼),然后通过机械剥离的方式进行衬底剥离,然而机械剥离就像蛮力剥离一样,会对外延片产生损伤,剥离良率较低。


